为什么新冠疫苗能在短时间内研发出来?

作者: 见文末

来源: 我是科学家iScientist

发布日期: 2021-10-16

新冠疫苗之所以能在短时间内研发出来,是因为科研人员利用了全球科学家几十年来对冠状病毒的研究成果。virusMED数据库整合了各种病毒热点信息,为快速药物和疫苗设计提供了重要支持。

有的疫苗十多年都研发不出来,怎么新冠疫苗几个月就做出来了?因为,科研人员并不是从零开始研究。他们手中,拥有全世界科学家几十年来,对冠状病毒的研究成果。病毒的弱点,已经摆在他们眼前。在传统生物学的划分上,病毒或许不能算作生命。因为,病毒的繁衍和生存,只能依赖宿主。而与宿主的一切接触,都始于病毒的表面,如果表面出了问题,后续的感染或许就不会发生。

因此,病毒的表面其实有很多弱点,比如金属结合位点、抗原表位和药物结合位点。科学家们将表面关键的脆弱区域称为“热点”,自然而然地,热点也成为了为药物和疫苗开发的重要起点。比如,最近为了治疗新冠变异株(如delta株),开发了一种广谱抗体疗法,就是打击冠状病毒的脆弱区域。今天,科学家之所以可以快速地进行药物和疫苗设计,正是得益于这些信息。问题来了,这些类似武功秘籍的信息,哪里能找到?答案是,散落天涯。

有的藏在科学家发表的论文里,有的散落在各种细分领域的数据库里。当一个科学家,想知道某种病毒都有哪些热点,他可能在信息的海洋里,搜寻很久,浪费的每一分每一秒,都会让新药或疫苗来得更晚。那怎么办?不用担心,有一个科研团队已经着手解决了这个问题。以湖南大学郑何平、邓磊项目组为首的科学家团队,将散落在天涯的各种病毒热点信息,整合到了一个数据库,创建了一个藏经阁——virusMED。

virusMED就像一个专门存放病毒信息的“藏经阁”。virusMED里有关于75个病毒家族的800多种病毒株的信息,包括流感、埃博拉和艾滋病病毒。它系统列出了病毒的种类、毒株、宿主、病毒蛋白和抗体,以及有什么药物可以治疗等重要科研信息。以前,这些数据分布在多个资源中,并且通常是“孤立的”,因此不容易访问。

而现在,研究人员可以使用virusMED(https://virusmed.biocloud.top),按病毒或他们感兴趣的热点浏览信息,不仅方便,而且免费(划重点)!virusMED中包含的信息,对许多学科的病毒研究人员都很有价值,尤其是那些从事药物设计或抗病毒治疗的研究人员。这将帮助科学家,快速有效地应对下一种可能造成大流行的病原体。

如果把病毒比作入侵人体的敌人,免疫系统就好比军事基地,里面住着许许多多的士兵(B细胞、T细胞等)。人体内的士兵,每时每刻都在和入侵的敌人战斗。有些敌人,身披盔甲,狡诈多变,进化得无比的强大。但是,多强大的敌人都会有致命性的弱点,virusMED就是全面记录了敌人弱点的秘籍,为精准打击敌人提供了清楚明晰的线路图。既然是军事基地,就要进行演习,根据已知敌人的特征,模仿敌军入侵军事基地的行为。

这样才能在敌人真正入侵时,以最佳的状态战斗。疫苗就起到这种防患于未然的作用。不过,病毒的种类繁多,军事演练的模式(疫苗种类)却更新缓慢。如何才能加快这个进程呢?virusMED数据库可以。它将现有所有敌人的特征信息(抗原表位),进行实时记录和更新,迅速找到敌人的特定弱点,加快疫苗研发进度。

然而敌人有时又比较狡猾,在入侵过程中偷偷换一个马甲(病毒变异改变抗原表位),人体士兵往往没有防备,导致损失惨重(生病)。针对这种情况,virusMED数据库有两种策略。一是利用virusMED数据库中关于敌人的所有变化信息,针对性进行军事演练,让士兵熟悉敌人的各个变化。不管敌人怎么变,都能全覆盖打击!第二种就是利用数据库,分析对比敌人的共同特征,让士兵练成“透视眼”(广谱疫苗),精准打击敌人内核。

但是,当敌人如潮水般大规模入侵时,人体士兵即使有了防范,也难免有无法顾及的地方。这时候人体士兵就需要更强力的辅助,而virusMED数据库能查询到所有抗病毒药物的信息,即——提供了一个庞大的武器库,帮助士兵大大减轻压力。即便是遇到全新的,异常难缠的,而且又擅于隐藏自己的敌人。

virusMED数据库同样能应对自如,通过分析数据和解析特征,设计出中和性单克隆抗体药物或者纳米抗体药物,这可谓是“如影随形”的跟踪导弹,可以精准打击病毒。虽然,与新冠的斗争尚未结束,但可以预见的是,下一次大流行可能就潜伏在不远的未来。而virusMED数据库的出现,或许能缩短人类的应对时间。

研究人员已在科学期刊 IUCr Journal (https://doi.org/10.1107/S2052252521009076) 上发表了他们的研究结果,他们的工作将出现在该期刊的封面上。研究团队由张慧慧、陈佩、马豪杰、Magdalena Woinska、刘德建、David Cooper、彭果、彭友松、邓磊、Wladek Minor和郑何平组成。

该工作得到了湖南省自然科学基金、国家自然科学基金、湖南大学和湖南海昆有限公司的支持。“幸运”的新冠疫苗驶入研发特快车道,而有的疫苗,却被搁置了数十年……如果没有来势汹汹的疫情,埃博拉疫苗还会被搁置多久?关注下方公众号,向“我是科学家iScientist”回复【埃博拉】,获取全文。下一次大流行来临前,愿我们不再没有准备。

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